1、第 2 课时 教学设计 三维目标 知识与技能 1.初步掌握一氧化氮和二氧化氮的重要性质，实验探究由二氧化氮制硝酸的可能方法，学 会有关氮氧化物溶于水的计算方法。 2.熟悉氮在五种不同氧化物中的化合价。 3.培养学生观察能力、自学能力、资料、信息处理能力及科学抽象能力，对学生进行内因 与外因辩证统一的教育。 过程与方法 1.会对有关物质的性质进行分析、归纳。 2.通过介绍“模拟生物固氮”“硝酸的工业制法”等研究工作，培养学生运用已有的课本知识解 决实际问题的能力。并设计实验来证明，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望， 且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。使学生初步掌握研究物质的方法结构
2、分 析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、分析现象、得出结论，再辩证地分析结论的 适用范围。 情感、态度与价值观 1.通过氮化合物性质的学习，对学生进行量变到质变、对立统一规律等辩证唯物主义观点 教育。 2.通过介绍“模拟生物固氮”“硝酸的工业制法”等研究工作，激发学生热爱科学、献身科学的 精神。 3.了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识。通过对汽车尾气的超标排放给人体健康造 成的危害和对大气造成污染的调查，培养学生关注社会、关注人类生存环境的意识，培养 学生对事物的分析要一分为二，辩证看待的观念。 教学重点 1.掌握一氧化氮和二氧化氮的性质 2.认识研究某物质的程序和方法 教学难点 1.
3、培养学生用新知识解决实际问题的能力 2.培养学生设计实验、动手实验、观察现象，并根据实验现象得出可能的规律的能力 教具准备 1.多媒体、N 2 的球棍模型、试管、玻璃管、水槽、胶塞、N 2 的氧化实验装置。 2.药品：NO 2 气体。 教学过程 资料导课投影：信使分子NO 三位美国药理学家 Robert F.Furch gott，Louis J.I gnarro 和 Ferid Murad 获取了 1998 年 诺贝尔生理学或医学奖。他们发现“NO 是心血管系统的信号分子”， NO 却在哺乳类动物 及人类机体起着广泛的重要的生物学作用。 三位科学家发现 NO 在人体血管内具有传递信号的功能，使
4、血管处于持续的舒张状态， 血压降低。NO 可抑制 VSMC 和心肌细胞增殖，维持其正常的有丝分裂；少量 NO 有正性 心肌收缩力及心输出量的作用，并抑制白细胞黏附、浸润而减轻炎症介导的心肌细胞坏死， 进而在心肌缺血再灌注损伤中发挥细胞保护作用。 思考NO 被视为大气污染物，没想到它会在生命过程中有如此重要的作用，这会给我 们什么启示？ 板书二、二氧化氮和一氧化氮 师：欲认识两种氮氧化物，我们还要从大家最熟悉的氮气入手。 师：空气中氮气的体积分数为多少？ 生：氮气在空气中的体积分数为 78%。 师：自然界中的氮主要以游离态存在于大气中，生物体中蛋白质含有化合态氮，土壤 中有硝酸盐，如 KNO3、
5、Ca(NO 3)2 等。所以有人说“氮是生命元素 ”。 动画模拟工业上用分离液态空气法制氮气的原理和操作。 师：预测氮气的性质活泼与否。 生：在通常情况下，氮气不活泼，不与氧气反应，但氮气在一定条件下还可以与氧气 反应。 板书1.NO 的生成及与 NO2 转化 多媒体演示，N 2 和 O2 在放电条件下的反应。 练习书写化学方程式并评价书写情况。 板书 N2+O2 2NO 2NO+O2=2NO2 师：这种把游离态的氮转化为化合态的氮的方法叫做氮的固定，简称固氮。 演示NO 2 溶于水实验。 操作：用带橡皮手套的拇指堵住试管口，将试管从水中取出，把试管正立起来，移开拇指， 向试管中滴入 12 滴
6、紫色石蕊试液。 动画模拟NO 2 溶于水实验 生：（学生观察实验现象和动画）一氧化氮难溶于水；二氧化氮溶于水，气体体积减 少 2/3，生成的气体接触空气又变成红棕色，水溶液滴入石蕊变红色。 师：3NO 2+H2O=2HNO3+NO（引导学生分析氧化剂、还原剂及电子转移情况） 。 师：NO 2 是否是硝酸的酸酐呢？说明理由。 （不是，因为氮的化合价不是 +5） 。 师：您能否总结出二氧化氮有哪些物理性质呢？ 生：二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（和水 反应） 。 动画模拟 “雷雨发庄稼” 的动画。 师：引导学生思考“雷雨发庄稼”的原理及涉及的可能反应。 生：空气中
7、氮气和氧气在放电下生成一氧化氮，一氧化氮再和氧气反应，生成二氧化 氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸与土壤中矿物质作用形成可溶性硝酸盐，成为氮肥 被植物吸收。 小结 N2 闪 电 ONO 2ONO2 OH2HNO3 土 壤 氮肥（可溶性的硝酸盐） 思考在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人 畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。这是为什么？试写出相关反应的化学方程式。 小结N 2+O2 2NO 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 师：在上面的反应中，涉及两种氮的重要化合物，即一氧化氮和二氧化氮，除此之外 还有其他几种氮的氧化物，请同学
8、们填表。 生：填表（用媒体展示答案，及时检查）： 氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 化合价 是否是酸酐 小结氮的化合价：3、+1+5。 总结：从 N2 的化学性质不活泼 ,推出 N2 分子结构很稳定。 在高温、放电时，氮气比较活泼，可参加许多反应。这要从氮原子最外层电子排布特点 理解，分析氮元素化合价变化的可能性。根据学过的化学方程式写出如下关系链。 关系： 54203 22 OHOH被 氧 化被 氧 化被 还 原 （NH 3） （N 2） （NO） （NO 2） （HNO 3） 科学探究现给你一试管二氧化氮，其他药品、仪器自选。 1.设计实验，要求尽可能多地使二氧化
9、氮被水吸收。 2.你的设计对工业生产硝酸有什么启示？ （用实物投影检查学生的设计方案，公布学生设计最优方案） 动画模拟NO 2 溶于水实验后不断通入 O2 的现象（由不足到过量，试管内液体的体积变 化） 生：练习写出二氧化氮全被吸收的化学反应方程式。 小结4NO 2+2H2O+O2=4HNO3 师：若参加反应的为 NO 呢？ 小结4NO+2H 2O+3O2=4HNO3 例题剖析 （例 1）将 20 mL 充满 NO 和 NO2 的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后， 剩余气体的体积变为 10 mL，求原混合气体中 NO 和 NO2 各占多少毫升。 生:本题的解题关键在于正确把握所发生
10、的化学反应，只有 NO2 溶于水并与水反应生成 HNO3 和 NO。我认为本题还是要抓住剩余气体的成分来分析：NO 不溶于水，NO 2 溶于水 并与水反应生成 HNO3 和 NO。所以玻璃筒内剩下 10 mL 气体全部为 NO,有原混合气体中 的 NO，也有 NO2 与水生成的 NO。 教师精讲： 解法一：设原混合气体中含 NO2 的体积为 x，则含 NO 的体积为（20 mLx） 。 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3 1 x x 由题意：20 mLx+ 31x=10 mL 解得 x=15 mL 则原 NO 的体积：20 mL-15 mL=5 mL 答案：原混合气体中含 NO 气体 5
11、mL，NO 2 气体 15 mL。 解法二：（差量法）设原混合气体中含 NO2 气体体积为 x。 3NO2+H2O=2HNO3+NO V 3 3-1 x （2010） mLmL)102( 解得 x=15 mL 师：有关 NO、NO 2、O 2 的混合气体和水反应的计算，一直是高考考查的热点，它所 涉及的有关基本化学反应的方程式为： 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 只有熟练掌握了这个反应，才可能正确地解决问题。 师：NO 2 和 O2 的混合气体与水的反应也是一个重要考点，当 NO2 与 O2 的体积满足什 么比例时，可以完全转化为硝酸呢？（生：4NO 2+O2+2H
12、2O=4HNO3 即 NO2 和 O2 体积 比为 41） 学生讨论如果 NO2 与 O2 的比例不是 41 时，剩余气体分别是什么呢？ 小结投影 NO2 与 O2 的体积比 发生的化学反应 剩余气体 =41 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 无 41 4NO2+O2+2H2O=4HNO33NO 2+H2O=2HNO3+NO NO （例 2）将充满 NO2 和 O2 混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，水上升至量筒体积的 一半处停止了，则原混合气体中 NO2 和 O2 的体积比是多少？ 生：本题所涉及的问题正是刚才所讨论的，问题的关键在于如果 NO2 与 O2 的体积比 是 41 时，应
13、该没有气体剩余，水充满量筒；现在水上升至量筒体积的一半处停止了，说 明 NO2 与 O2 的体积比一定不是 41。 我认为本题还是要抓住剩余气体的成分来分析：这里要考虑到原混合气体的组成，量筒内 剩余气体可能是 NO，也可能是 O2，对应的就是 NO2 过量或者是 O2 过量。所以本题宜分 情况来讨论。 教师精讲：NO 2 和 O2 的体积比不等于 41，则需讨论 NO2 和 O2 分别过量时的两种情 况。 设混合气体的体积为 1，混合气体中 NO2 的体积为 x，则 O2 为(1x)。 (1)假定原混合气体中 V(NO2)V(O 2)41。 4NO2 + O2+2H2O=4HNO3 4 1
14、x 剩余的 O2：1-x 4x= ，解得 x= 52 V(NO2)V(O 2)= 5(1- )=23 (2)假定原混合气体中 NO2 和 O2 的体积比大于 41。 4NO2 + O2+2H2O=4HNO3 4 1 4(1x) 1x 暂时剩余 NO2：15(1x)=5x4 由反应式 3NO2+H2O=2HNO3+NO 可知最后余 NO： 31(5x-4) 由 3(5x-4)= 解得 x= 0（不合题意，舍去） 师：有关 NO2 和 O2 的混合气体与水反应，往往要紧扣剩余气体是什么，剩余气体的 体积是解题的一个重要突破口。如果是 NO 与 O2 的混合气体溶于水，结果如何呢？ 师：当 NO2
15、与 O2 的体积满足什么比例时，可以完全转化为硝酸呢？（生： 4NO+3O2+2H2O=4HNO3） 学生讨论如果 NO 与 O2 的比例不是 43 时，剩余气体分别是什么呢？ 小结投影 NO 与 O2 的体积比 发生的化学反应 剩余气体 =43 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 无 43 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 NO （例 3）一定条件下，将等体积的 NO 和 O2 混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的 水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？ 生：如果 NO 与 O2 的体积比是 43 时，应该没有气体剩余，水上升至充满试管；现 在 NO 与 O
16、2 的体积比是 11，看来要从讨论剩余的气体是什么入手来解决这个问题。 我认为本题的剩余气体不需讨论，只能是 O2，所以只要把计算式列出直接比较即可。 教师精讲：因为混合气体中 NO 和 O2 的体积比小于 43，则剩余气体为 O2。 设混合气体中 NO 的体积为 x，则 O2 的体积也为 x。 4NO + 3O2+2H2O=4HNO3 4 3 x x 剩余的 O2 为 x 4x= 1x 它与原混合气体的体积比为 x2x=18 师：刚才讨论了 NO2 和 O2 的混合气体与 NO 和 O2 的混合气体分别溶于水的情况，如 果是 NO2、NO、O 2 的混合气体与水反应的试题又该如何解决呢？ （
17、例 4）常温下盛有 10 mL NO2 和 10 mL NO 组成的混合气体的大试管倒立于水中，当向 其中缓缓通入 O2 一段时间后，试管内残留 2 mL 气体，则通入 O2 体积可能为多少升？ 师：NO 2、NO、O 2 的混合气体与水反应在量上有何关系呢？ 生：关系式：V(O 2)= 41V(NO2)+ 3V(NO) 师：当 V(NO)V(NO 2)V(O 2)=111 时，混合气体全部与水反应，无气体剩余。 解析:残留 2 mL 气体可能是 NO 也可能是 O2,应予以讨论。 （1）若残留 2 mL 气体是 NO，则转化为 HNO3 的 NO 为 10 mL-2 mL=8 mL，则： 4
18、NO2 + O2+2H2O=4HNO3 4 1 10 mL 0 mL=2.5 mL NO2 转化为 HNO3 耗 O2 2.5 mL 4NO + 3O2+2HNO3=4HNO3 4 3 8 mL 8 mL=6 mL 共耗 V(O2)=2.5 mL+6 mL=8.5 mL （2）若残留 2 mL 气体是 O2，则： 4NO + 3O2+2H2O=4HNO3 4 3 10 mL 10 mL=7.5 mL 故通入 O2 体积为：7.5 mL+2.5 mL+2 mL=12 mL 答案：通入 O2 的体积可能为 8.5 mL 或 12 mL。 课堂小结 比较：氮的重要氧化物(见下表 ) 氮的重要氧化物
19、名称 一氧化氮 二氧化氮 化学式 物理性质 _色气体，_溶于水 _色气体，_溶于水，_毒 与水反应 NO2+H2O 与 O2 反应 化学 性质 其他性质 2NO2 N2O4 收集方法 _法 _法 相互转化 板书设计 二、二氧化氮和一氧化氮 例 1： 1.NO 的生成及与 NO2 转化 N2+O2放 电 或 高 温 2NO 例 2： 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 2.二氧化氮物理性质：红棕色刺激性气味有毒气体，密度比空气大，易溶与水。 例 3： 3.4NO2+2H2O+O2=4HNO3 4NO+2H2O+3O2=4HNO3 活动与探究 将学生分成若干小组，依据学生兴
20、趣自主选取其中一个课题进行研究，研究成果将以 小组为单位在课堂上交流。 1.查阅资料，了解人类活动对自然界氮循环和环境的影响，重点交流讨论：如何减少人类 活动对自然界中氮循环的影响，如何减少氮氧化物对环境的影响。 2.查阅资料，了解人工固氮的研究方向、成果及研究固氮的意义。 3.通过对汽车尾气的超标排放给人体健康造成的危害和对大气造成污染的调查，试设计实 验验证汽车尾气的成分，了解其重要的影响，并提出您个人为解决这一社会问题的构想， 写成研究性小论文。 随堂练习 1.下列污染现象主要与 NO2 有关的是（ ） A.臭氧空洞 B.水体富营养化 C.光化学烟雾 D.温室效应 答案:C 2.在相同条
21、件下，将 NO 和 O2 按体积比 11 混合，所得气体的平均相对分子质量应接近 于（不考虑 N2O4 的生成）( ) A.31 B.41.3 C.46 D.62 答案:B 3.下列各组气体，通常条件下能稳定存在的是( ) A.NH3、O 2、HCl B.N2、 H2、HCl C.CO2、NO、O 2 D.H2S、O 2、SO 2 答案:B 4.上世纪 80 年代后期人们逐渐认识到，NO 在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关 于 NO 的说法错误的是（ ） A.NO 是具有刺激性的红棕色气体 B.NO 是汽车尾气的有害成分之一 C.NO 在人体的血管系统内具有传送信号的功能 D.NO 能够
22、与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒 答案:A 5.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物） ，当倒扣在盛有水的水槽中时， 试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续 上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体（ ） A.可能是 N2 与 NO2 的混合气体 B.可能是 O2 与 NO2 的混合气体 C.可能是 NO 与 NO2 的混合气体 D.只可能是 NO2 一种气体 答案:BC 6.盛有 NO 和 NO2 的混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气 体体积减小为原来的一半。则原混合气体中 NO
23、 和 NO2 的体积比是（ ） A.31 B.13 C.21 D.12 答案:B 7.某混合气体中可能含有 Cl2、O 2、SO 2、NO、NO 2 中的两种或多种气体。现将此无色透明 的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。 对于原混合气体成分的判断正确的是（ ） A.肯定有 SO2 和 NOB.肯定没有 Cl2、O 2 和 NO2 C.可能有 Cl2 和 O2D.肯定只有 NO 答案:AB 8.下列反应中,通入的气体物质只作为氧化剂的是( ) A.二氧化硫通入氢硫酸中 B.氯气通入 NaOH 溶液中 C.少量氯气通入氯化亚铁酸性溶液中 D.硫化氢通入溴
24、水中 答案:AC 9.用仪器 A、B 和胶管组成装置收集 NO 气体 （仪器 A 已经气密性检查； 除水外不能选用其他试剂） 。 正确的操作步骤是：_。 答案:在 A 中加满水，盖紧瓶塞，用胶管连接 b 和 c 接口，由 a 导入 NO 气体，水通过 b 和 c 排入 B 中 10.电闪雷鸣是自然界中司空见惯的现象，地球上每年平均发生 31 万余次闪电。 （1）当电闪雷鸣之时，空气会发生很多化学反应，试写出与氮元素有关的化学方程式。 （2）设某次雷电中放出的能量为 1.510-7 kJ，空气中的氮气和氧气直接化合，已知 1 mol O2 和 1 mol N2 化合时要吸收 180.74 kJ
25、的能量，闪电时有 1/1 000 的能量用于这一反应，那 么：此次闪电所产生的 NO 的物质的量有多大?此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施 了多少尿素CO(NH 2)2化肥? 答案:(1)N 2O 2雷 电 2NO；2NOO 2=2NO2；3NO 2H 2O=2HNO3NO (2)由（1）化学方程式，可知 1 mol O2 和 1 mol N2 化合生成 2 mol NO，所以此次闪电所 产生的 NO 的物质的量为 kJ74.80/5. 2 mol=165.98 mol 设此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施了质量为 x 的尿素化肥，可列方程式： 165.98 mol30 gmol-1 31=x 62 解得 x4 979.4 g 所以此次雷雨闪电的生成物相当于给土地施了 4 979.4 g 的尿素化肥。
